基于创客教育的高职嵌入式课程体系的改革与实践

李兰兰

（滁州职业技术学院，安徽 滁州 239000）

一、引言

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人，“创客”起源于2001年由麻省理工学院比特与原子研究中心发起的FabLab（FabricationLaboratory，微观装配实验室）创新项目[1]。在国家大力推进“互联网+”深度融合各领域，嵌入式行业发展也进入新的阶段。高职院校的嵌入式专业人才培养和课程体系结合创客教育方式，进行了改革和优化，有效提高了学生就业竞争力和创新创业能力。

二、专业定位和人才培养目标

专业制订人才培养方案时，合理进行以往对口就业学生企业走访、招聘网站人才需求规格进行调研，行业需求多样化、层次差异较大[2]，当前“互联网+”背景下把创客教育思想融入到嵌入式专业培养中，激发学生创新能力培养，以兴趣为导向，从基础实验开始，以校园孵化基地为依托，实现创意产品化、商业化。

人才培养以“立足地方、辐射长三角、为区域经济建设和社会发展服务”办学定位，对接本地的家电产业，地方经济转型为契机，及时对专业进行改革和调整。根据高职院校教育的基本任务，培养拥护党的基本路线，德、智、体、美全面发展，具有与本专业相适应的文化水平和良好的职业道德，了解嵌入式系统知识体系及技术发展趋势，初步掌握嵌入式系统架构设计基本知识和技能，掌握单片机系统软硬件设计及应用技能，熟悉嵌入式软硬件模块设计基本方法，熟练掌握嵌入式软件实现技能、嵌入式硬件实现与调试技能、嵌入式系统测试技能，可从事嵌入式应用软件编程、嵌入式软件测试、系统维护、嵌入式产品技术支持及售前、售后服务工作，服务产业转型升级和企业技术创新需要的发展型、复合型和创新型的技术技能人才。具体培养规格如下：

（一）知识要求

（1）熟练掌握电子电路分析中的基本概念、基本原理和基本方法。

（2）掌握本专业必备的计算机基础知识，并掌C程序设计语言。

（3）掌握单片机的结构、指令系统及应用系统的组成与研制开发过程。

（4）掌握嵌入式系统结构基本知识。

（5）初步掌握嵌入式系统架构设计基本知识。

（6）掌握嵌入式软硬件模块设计基本知识和方法。

（7）掌握MCGS组态软件使用方法。

（二）能力要求

（1）计算机的基本操作能力。

（2）电子元器件识别与检测能力。

（3）常用的电子测量仪器仪表使用能力。

（4）单片机选用能力。

（5）单片机系统的软硬件设计能力。

（6）嵌入式微处理器选用能力。

（7）嵌入式硬件平台搭建与驱动能力。

（8）嵌入式操作系统裁剪、定制、移植能力。

（9）嵌入式设备驱动程序编程能力。

（10）嵌入式系统应用软件编程能力。

（11）组态软件应用能力。

（三）素质要求

（1）高效的学习能力。

（2）完美的表达能力。

（3）有效的沟通能力。

（4）良好的创新能力。

（5）较强的自我约束、自我管理和心理调适能力，具有团队精神和合作意识。

（6）高度的责任感和吃苦耐劳的工作作风，自觉遵守行业规程。

三、课程设置与课程改革

课程体系突出创客教育创新能力本位，以贯穿整个三年学习过程的各种社会活动与实践、职业生涯规划等讲座、两课等课程，尤其是在专业课教学中通过创客工作室培养模式锻炼学生自我学习、信息处理、数字应用、表达沟通、团队合作等所有职业所通用的能力。向岗位群所要求的基本能力课程在第一、二学期开设，培养学生行业基本能力，其目的是通过这些课程的学习使学生达到该专业相关岗位群基本能力要求。嵌入式专业行业基本能力由典型工作任务归纳为行动领域并转化为相应的学习领域，在第三、四、五学期开设岗位专项能力课程，岗位专项能力层面设置了适应不同岗位的专项能力课程模块，每个课程模块以项目为载体，基于工作过程设计学习领域，以便学生在某一方向具有较强的技术应用能力[3]，嵌入式专业工作任务与职业能力分析，如表1所示。

表1嵌入式专业工作任务与职业能力分析表

专业以通识基本能力、行业基本能力、岗位专项能力三重能力培养进行构建了课程体系，以“项目化”教学模式为基础，增加《大学生学习与职业规划》、《嵌入式创客实践》、《创业孵化项目与实践》等课程的创新创业模块，建立四重能力培养体系。

嵌入式四重能力课程体系结构图如图1所示。

图1嵌入式四重能力课程体系

四、创客教育的改革与实践

（一）成立嵌入式创客工作室，丰富对嵌入式感兴趣同学的业余生活

在课余时间，对嵌入式感兴趣的学生在创客工作室开展课外实践活动，包括创意作品制作、参加学院大学生科研课题研究、参加技能大赛等。实践活动中，教师以创新理念引导学生，为学生提供了智能小车、机器人、ardiuno开源套件等创新硬件平台，充分培养学生的创新思维能力、自学能力和动手能力。学生通过课外实践活动，加强了团队合作意识，拓宽了创新基础知识面，为技能大赛提供选手储备。

（二）开展大学生科研课题研究，促进教学和科研水平提升

学生本人为主体，进行创新科研课题研究，指导教师与学生定期开展项目组课题研讨，对学生的作品设计进行指导和验收，促进学生和教师科研素养提升。

（三）以技能大赛为契机，参观走访相关企业和院校，促进校企合作和院校间师生交流

教师带领学生参加各项竞赛的同时，积极到主办院校和相关企业参观交流，了解企业工作环境和工作过程，参观相关院校开阔师生视野，学生、企业参与专业建设研讨，对专业人才培养方案提出学习反馈，促进专业稳健发展。

（四）不断深入教学方式改革

从“项目引导、任务驱动”的项目化教学改革到微课改革，不断创新，以适应学生的学习情况和学生的特点，一是教学采取“任务导向、项目驱动”；二采用“教、学、做”一体；三是坚持“更新教学内容、符合就业实际”；四是“游戏化”培养创客，项目化激发创意[4]。创客教育继承了项目化教学法，做中学、探究学习等以学生为中心的教学思想，后项目化教学改革时期，具有很扎实的基础来建立创客课程体系。

（五）不断推进教学课程体系和课程内容改革

在项目化教学改革时期建立了较为完善的课程体系，在此基础上继续深入核心课程改革，确立岗位专项能力课程为核心课程，以创客项目为课程内容，完成基础项目、综合性项目、创新项目的设计和产品化，课外完成创新项目外延研究[5]，以竞赛作品、专利申请、科技展出等方式实现产品被认可，并积极进行成果转化。

五、创客教育教学效果总结

《嵌入式创客实践》、《嵌入式系统设计》等课程已经完成教学改革，编写了校本教材、实训指导任务书、部分视频资源公开。实验室硬件建设不断丰富，多项产品获得国家专利，从开源Arduino平台、微型遥控飞行器、智能家居、智能农业等作品，到完全学生自主研发制作的智能小车，在各种国家级、省级竞赛中获得一、二、三等奖成绩。毕业生对口就业率逐年上升。

[参考文献]

[1]Halverson,E.R.&Sheridan,K.M.TheMakerMovementin Education[J].HarvardEducationalReview,2014,84(4)：495-504

[2]朱其慎，查英华.基于开源硬件的嵌入式专业的教学改革[J].中国教育信息化,2017（9）：27-30.

[3]卜锡滨.高职院校特色专业建设研究与实践[M].中国水利水电出版社,2013：78-81.

[4]贾红雯，武斌.高职院校物联网实验室建设研究[J].科技经济导刊.2018(1)：142-143.

[5]郝思思,范乃强，李恩普.基于创客空间的创客教育课程体系研究——以西北工业大学创客空间为例[J].现代教育技术,2017(5)：109-114.